Bilim İnsanları 6 Milyon Dolarlık Manyetik Nanotoz Elde EttiG Teknolojisi
Newswise — Malzeme bilimcileri epsilon demir oksit üretmek için hızlı bir yöntem geliştirdiler ve gelecek nesil iletişim cihazları için vaadini gösterdiler. Olağanüstü manyetik özellikleri onu, yaklaşan 6G nesil iletişim cihazları ve dayanıklı manyetik kayıt gibi en çok arzu edilen malzemelerden biri haline getiriyor. Çalışma, Royal Society of Chemistry'nin bir dergisi olan Journal of Materials Chemistry C'de yayınlandı. Demir oksit (III), Dünya'daki en yaygın oksitlerden biridir. Çoğunlukla mineral hematit (veya alfa demir oksit, α-Fe2O3) olarak bulunur. Bir diğer kararlı ve yaygın modifikasyon ise maghemittir (veya gama modifikasyonu, γ-Fe2O3). Birincisi endüstride kırmızı pigment olarak yaygın olarak kullanılırken, ikincisi manyetik kayıt ortamı olarak kullanılır. İki modifikasyon sadece kristal yapıda değil (alfa demir oksit hekzagonal singoniye ve gama demir oksit kübik singoniye sahiptir) aynı zamanda manyetik özelliklerde de farklılık gösterir. Bu demir oksit (III) formlarına ek olarak, epsilon-, beta-, zeta- ve hatta camsı gibi daha egzotik modifikasyonlar da vardır. En çekici faz epsilon demir oksit, ε-Fe2O3'tür. Bu modifikasyon son derece yüksek bir zorlayıcı kuvvete (malzemenin harici bir manyetik alana direnme yeteneği) sahiptir. Mukavemet, oda sıcaklığında 20 kOe'ye ulaşır ve bu, pahalı nadir toprak elementlerine dayalı mıknatısların parametreleriyle karşılaştırılabilir. Dahası, malzeme doğal ferromanyetik rezonansın etkisiyle terahertz altı frekans aralığında (100-300 GHz) elektromanyetik radyasyonu emer. Bu tür bir rezonansın frekansı, kablosuz iletişim cihazlarında malzeme kullanımı için kriterlerden biridir - 4G standardı megahertz kullanır ve 5G onlarca gigahertz kullanır. 2030'lu yılların başından itibaren aktif olarak hayatımıza girmeye hazırlanan altıncı nesil (6G) kablosuz teknolojisinde, terahertz altı aralığın çalışma aralığı olarak kullanılması planlanıyor. Elde edilen malzeme, bu frekanslarda dönüştürücü ünitelerin veya soğurucu devrelerin üretimi için uygundur. Örneğin, kompozit ε-Fe2O3 nanotozları kullanılarak, elektromanyetik dalgaları emen ve böylece odaları yabancı sinyallerden koruyan ve sinyalleri dışarıdan gelen kesintilerden koruyan boyalar yapmak mümkün olacaktır. ε-Fe2O3'ün kendisi de 6G alıcı aygıtlarında kullanılabilir. Epsilon demir oksit, elde edilmesi son derece nadir ve zor bir demir oksit türüdür. Günümüzde çok az miktarda üretilmekte olup, sürecin kendisi bir aya kadar sürmektedir. Bu, elbette, yaygın kullanımını ortadan kaldırmaktadır. Çalışmanın yazarları, sentez süresini bir güne indirebilen (yani, tam bir döngüyü 30 kat daha hızlı gerçekleştirebilen!) ve elde edilen ürünün miktarını artırabilen epsilon demir oksitin hızlandırılmış sentezi için bir yöntem geliştirdiler. Bu teknik, yeniden üretilmesi kolay, ucuz ve endüstride kolayca uygulanabilir ve sentez için gereken malzemeler - demir ve silikon - Dünya'daki en bol bulunan elementler arasındadır. Moskova Devlet Üniversitesi Malzeme Bilimleri Bölümü'nde doktora öğrencisi ve çalışmanın ilk yazarı olan Evgeny Gorbachev, "Epsilon-demir oksit fazı nispeten uzun zaman önce, 2004'te saf halde elde edilmiş olsa da, sentezinin karmaşıklığı nedeniyle, örneğin manyetik kayıt için bir ortam olarak, hala endüstriyel uygulama bulamamıştır. Teknolojiyi önemli ölçüde basitleştirmeyi başardık" diyor. Rekor kıran özelliklere sahip malzemelerin başarılı bir şekilde uygulanmasının anahtarı, temel fiziksel özelliklerinin araştırılmasıdır. Derinlemesine bir çalışma yapılmadan, malzeme bilim tarihinde birden fazla kez olduğu gibi haksız yere yıllarca unutulabilir. Bileşiği sentezleyen Moskova Devlet Üniversitesi'ndeki malzeme bilimcileri ile onu ayrıntılı olarak inceleyen MIPT'deki fizikçilerin ikilisi, geliştirmeyi başarılı kıldı.
Gönderi zamanı: Tem-04-2022 